(57)【要約】【課題】水平方向でのレンズ機能を向上し、好適な視域制御が可能なクロスレンチキュラーシートを設計すると共に、クロスレンチキュラーシートを含む複数枚のレンズシートを組み合わせて使用する際、解像度を低下させる要因の一つであるモアレを考慮し、各レンズシートが有するレンズアレイについて、モアレの発生が妨げられる最適なレンズピッチ比の設計を実現する。【解決手段】クロスレンチキュラーシートの第１のレンズアレイのピッチ（Ｐ１），第２のレンズアレイのピッチ（Ｐ２），フレネルレンズシートの同心円状単位レンズピッチ（ＰＦ）の関係を、ＰＦ＜Ｐ１＜Ｐ２とする。【選択図】図１
2007094305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者側，プロジェクター側に配置された２枚のレンズシートの組み合わせにより構成される透過型スクリーンにおいて、
観察者側のレンズシートは、半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが平行に配列されてなる第１のレンズアレイと、半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが平行に配列されてなる第２のレンズアレイとが、それぞれの単位レンズの配列方向が相互に略直交するように配列されてなるレンズ部を、レンズシートのプロジェクター側の片面に有する構成の光拡散性レンズシートであり、
光源側のレンズシートは、単位レンズが同心円状に配列されてなるレンズ部を、レンズシートの観察者側の片面に有する構成のフレネルレンズシートであり、
第１のレンズアレイのピッチ（Ｐ１），第２のレンズアレイのピッチ（Ｐ２），フレネルレンズのピッチ（ＰＦ）の関係が、ＰＦ＜Ｐ１＜Ｐ２であることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】
光拡散性レンズシートの第１のレンズアレイは、長手方向が垂直方向に延びる半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが、単位レンズ間で隙間なく水平方向に平行に配列されてなり、
光拡散性レンズシートの第２のレンズアレイは、長手方向が垂直方向に延びる半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが、各単位レンズ間でピッチに応じた間隔を伴い垂直方向に平行に配列されてなり、
前記レンズシート内で、第１のレンズアレイの単位レンズが第２のレンズアレイの単位レンズにより断続されており、  
第１のレンズアレイの高さは第２のレンズアレイより低いことを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
【請求項３】
光拡散性レンズシートの反レンズ部側の平坦面に、レンズ部側から入射させた略平行光が、各レンズアレイのレンズ機能を受けて拡散出射する際に前記平坦面を通過する部分を開口部とする遮光パターンを形成してなり、
前記開口部は、第２のレンズアレイに応じて、長手方向が水平方向に連続して延びるストライプ間に、第１のレンズアレイに応じて、長手方向が垂直方向に断続して延びる梯子状のストライプパターンであることを特徴とする請求項２記載の透過型スクリーン。
【請求項４】
第１のレンズピッチ（Ｐ１）と第２のレンズピッチ（Ｐ２）で囲まれる部分を基本単位とし、前記基本単位を第１のレンズ長（Ｌ１）と第２のレンズ幅（Ｌ２）に領域分割した場合、水平／垂直それぞれの方向の視域拡大に寄与する光量の割合が、Ｌ１：Ｌ２（但し、Ｐ２＝Ｌ１＋Ｌ２）であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の透過型スクリーン。
【請求項５】
請求項１〜４記載の透過型スクリーンをフレームに支持・固定して、表示画面に装着してなる透過型プロジェクション・ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型プロジェクションＴＶ（透過型ＴＶ，リア・プロジェクションＴＶ，背面投射型ＴＶ，背面投影型ＴＶなど、各種の呼び方があるが、全て同義語であり、以降は混在して用いる場合もある。）に代表されるディスプレイに用いられるスクリーンの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
リア・プロジェクションテレビ（ＴＶ）向け背面透過型スクリーンは、一般的に、観察者側に配置される光拡散性シートと光源側に位置するフレネルレンズシートとの組み合わせにより構成されている。
同心円状に単位レンズを配してなるフレネルレンズシートは、エンジンと呼ばれる小型プロジェクタからの投影光を略平行光として、光拡散性シートに出射する働きをする。
光拡散性シートは、フレネルレンズシートで略平行光とされた投影光を、特定方向に並列されたシリンドリカルレンズ群などの特性により、特定方向に広げ、観察者側に表示光として視域を拡げて出射するはたらきがある。
【０００３】
通常、前記光拡散性シートにおいて使用されるレンズシートでは、水平方向の視野角の拡大機能を有するものが多く、垂直方向に関しては拡散板や拡散シートなど無指向性の拡散機能で補っている。
また、リアプロジェクションテレビでは、高コントラストで高解像度な映像を実現することが可能な透過型スクリーンが求められており、複数枚のスクリーンを合わせて使用する際、解像度を低下させる要因の一つであるモアレを考慮し、最適なレンズピッチで使用することが求められている。
【０００４】
透過型スクリーンを構成する光拡散性シートのうち、半円柱状シリンドリカルレンズ群が１方向（一般に、水平方向）だけでなく、水平／垂直の２方向に並列してなる構成（以後、クロスレンチキュラーとも称する）のレンチキュラーシートを提供することにより、表示光の視域を水平／垂直の双方に拡げることを目的とした提案が、特許文献１，２などで例示される。
【特許文献１】特開２００４−７８０４９号公報
【特許文献２】特開２００５−３７７６１号公報
【０００５】
特許文献１によるクロスレンチキュラーシートは、
第１のレンズアレイは、単位レンズの頂部が長さ方向に渡つて連続しており、第１のレンズアレイの隣り合う単位レンズの頂点と頂点の間に、単位レンズの頂部が長さ方向に渡つて連続せずに単位レンズが形成されてなることにより、第２のレンズアレイが配置された構成とすることを特徴とする。
【０００６】
特許文献２によるクロスレンチキュラーシートは、
第１のレンズアレイと第２のレンズアレイとは、半円柱状凸シリンドリカルレンズ群の頂部の高さが異なり、頂部の高い方の半円柱状凸シリンドリカルレンズは、単位レンズの底部は略垂直に切り立つた形状であり、他方の半円柱状凸シリンドリカルレンズの頂部を超えた位置から、曲率を有する構成とすることを特徴とする。
【０００７】
クロスレンチキュラー形状の場合、水平／垂直方向で独立した遮光層の形成が困難であるため、遮光パターンの遮光率を上げることが困難である。
特許文献２に示されるでは水平・垂直方向のレンズを独立にすることで遮光層を独立して検討できるので、高コントラストを可能にすることが出来るが、一般に、透過型スクリーンとしては、水平方向の視野角（視域）の拡大が（垂直方向よりも）求められ、水平方向の視域拡大に寄与するレンズ群を、垂直方向の視域拡大に寄与にするレンズ群より高い位置にある構造として、水平方向の視野角（視域）を拡大することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記背景に鑑み、水平方向でのレンズ機能を向上し、好適な視域制御が可能なクロスレンチキュラーシートを設計すると共に、
クロスレンチキュラーシートを含む複数枚のレンズシートを組み合わせて使用する際、解像度を低下させる要因の一つであるモアレを考慮し、各レンズシートが有するレンズアレイについて、モアレの発生が妨げられる最適なレンズピッチ比の設計を実現することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるクロスレンチキュラーシートを用いた透過型スクリーンは、
観察者側，プロジェクター側に配置された２枚のレンズシートの組み合わせにより構成される透過型スクリーンにおいて、
観察者側のレンズシートは、半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが平行に配列されてなる第１のレンズアレイと、半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが平行に配列されてなる第２のレンズアレイとが、それぞれの単位レンズの配列方向が相互に略直交するように配列されてなるレンズ部を、レンズシートのプロジェクター側の片面に有する構成の光拡散性レンズシートであり、
光源側のレンズシートは、単位レンズが同心円状に配列されてなるレンズ部を、レンズシートの観察者側の片面に有する構成のフレネルレンズシートであり、
第１のレンズアレイのピッチ（Ｐ１），第２のレンズアレイのピッチ（Ｐ２），フレネルレンズのピッチ（ＰＦ）の関係が、ＰＦ＜Ｐ１＜Ｐ２であることを特徴とする。
【００１０】
特に、本発明においては、
光拡散性レンズシートの第１のレンズアレイは、長手方向が垂直方向に延びる半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが、単位レンズ間で隙間なく水平方向に平行に配列されてなり、
光拡散性レンズシートの第２のレンズアレイは、長手方向が垂直方向に延びる半円柱状凸シリンドリカルレンズからなる単位レンズが、各単位レンズ間でピッチに応じた間隔を伴い垂直方向に平行に配列されてなり、
前記レンズシート内で、第１のレンズアレイの単位レンズが第２のレンズアレイの単位レンズにより断続されており、  
第１のレンズアレイの高さは第２のレンズアレイより低い構成であると好ましい。
【００１１】
上記のクロスレンチキュラーシートにおいては、
第１のレンズピッチ（Ｐ１）と第２のレンズピッチ（Ｐ２）で囲まれる部分を基本単位とし、前記基本単位を第１のレンズ長（Ｌ１）と第２のレンズ幅（Ｌ２）に領域分割した場合、水平／垂直それぞれの方向の視域拡大に寄与する光量の割合が、Ｌ１：Ｌ２（但し、Ｐ２＝Ｌ１＋Ｌ２）になっていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
クロスレンチキュラーシートでは、垂直方向と水平方向の両方の配光特性（視野角）を制御することができるため、２層のレンズアレイ層を用いたり、基材層の両面にレンズ層を形成する場合と比較して、材料コスト、加工コストを低く抑えることができる。
特に、観察者側に遮光層を形成した水平レンチキュラーを用いた構成のスクリーンで垂直方向の視野角拡大を図る場合、水平レンチキュラーに映像光が入射する以前に、映像光を別なレンズ要素（垂直レンチキュラー）に通過させる構成であると、別なレンズ要素で視野角の拡大された映像光を、水平レンチキュラーの遮光層で遮断（吸収）することになり、映像光の損失につながり、表示映像光の輝度低下を招くことになるため、視野角拡大は１箇所のレンズ要素で行なわれることが望ましく、クロスレンチキュラーシートの採用が有利である。
【００１３】
本発明に固有な効果としては、クロスレンチキュラーシートの採用に応じて新たに発生する同心円フレネルレンズとの関係で、水平，垂直双方のレンズアレイとのピッチ比に依存したモアレについて、クロスレンチキュラーシートによる配光特性のメリットを損なうことなく解消する設計思想が求められるが、フレネルレンズシートのレンズピッチを他のレンズピッチより細かくすることにより解決された。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、光拡散性レンズシート（クロスレンチキュラーシート）をレンズアレイ側から見た斜視図である。
水平方向に光を拡散させるシリンドリカルレンズ（１０）からなる単位レンズを隙間なくピッチ（２０）で配置することで第１のレンズアレイ（１１）が形成される。
垂直方向に光を拡散させるシリンドリカルレンズ（１２）からなる単位レンズはピッチ（３０）で隙間を空けて配置されることで第２のレンズアレイ（１３）が形成される。
【００１５】
図２は、第１のレンズアレイが断面になる向きから見た時の模式図であり、図３は第２のレンズアレイが断面になる向きから見た時の模式図である。
第２のレンズアレイは第１のレンズアレイより高い位置にある。
すなわち、第２のレンズアレイの単位レンズは第１のレンズアレイの単位レンズにより断続されることなく、レンズシート内では第２のレンズアレイのレンズ機能が損なわれることがない。
【００１６】
図４は、本実施形態における光拡散性レンズシートをレンズ側真上から見た時の模式図であり、第１のレンズアレイピッチ（２０）と第２のレンズアレイのピッチ（３０）で囲まれた灰色の部分を基本単位とし、この基本単位を第２のレンズアレイピッチ（３０）に相当する第１のレンズ長（４０）と第２のレンズ長（４１）に分割して考えた際、水平視野角と垂直視野角それぞれに寄与する光量の割合が４０：４１（但し、３０は４０と４１の和）になることを表わしている。
【００１７】
図５は、光拡散性レンズシートの反レンズ部側の平坦面に形成した遮光パターンの一例を示す模式図である。
光拡散性レンズシートの反レンズ部側の平坦面に、レンズ部側から入射させた略平行光が、各レンズアレイのレンズ機能を受けて拡散出射する際に前記平坦面を通過する部分が開口部となる様に遮光部を形成することで、遮光パターンが形成される。
遮光パターンの形成にあたっては、レンズシートの反レンズ面に形成した感光性樹脂層に対するレンズ部自身の集光特性を利用して、正確に個々のレンズ部の非集光部にあたる位置を規定する、所謂セルフアライメント方式の採用が望ましい。
同図での遮光パターンの開口部は、第２のレンズアレイに応じて、長手方向が水平方向に連続して延びるストライプ間に、第１のレンズアレイに応じて、長手方向が垂直方向に断続して延びる梯子状のストライプパターンである。
【００１８】
光拡散性レンズシートを構成するレンズアレイの微細化（ファインピッチ化）にあたっては、放射線透過性基材からなる平坦な基材の片面に、放射線硬化性樹脂の硬化物からなるレンズ層が形成されてなる構成である（所謂、２Ｐ法の採用による）ことが好ましい。
放射線透過性基材としては、光透過性が高いことが好ましく、有機系の材料として例えばアクリル系樹脂，ポリカーボネート系樹脂，スチレン系樹脂，アクリル／スチレン系共重合樹脂等の熱可塑性樹脂が使用でき、あるいは珪酸塩を成分に含む無機材料も使用することができる。
【００１９】
光拡散性レンズシートに、さらに光拡散機能を付与することも行なわれる。
映写用スクリーンとしては、レンズ機能による視域拡大だけでなく、映像光を結像させる機能も要求されるためである。
光拡散機能の付与は、光拡散剤の分散された光拡散層の積層やレンズシート内への光拡散剤の分散などによる。
【００２０】
光拡散剤を用いる場合には、無機系ではアルミナ，シリカ，珪酸塩等，有機系ではアクリル系樹脂，スチレン系樹脂，ポリカーボネート系樹脂，スチレン系樹脂，アクリル／スチレン系共重合樹脂が好適であり、ベースとの屈折率差等の光学特性や、光拡散板として成形する際の分散性や、成形された時の脆性等を考慮する必要がある。
【００２１】
さらに必要に応じて、光拡散性レンズシートに、透光性着色処理，帯電防止処理，反射防止処理，防眩処理，ハードコート処理などの各種処理が施される場合もある。
【００２２】
スクリーンにおいて視野角を考慮するに際し、水平方向の視野角は垂直方向の視野角と同じかそれ以上であることが求められる。
裾野を広くすることで光視野角が可能となるが、設計に関しては低い位置（遮光層に近い位置）にあるレンズの方が裾野を広げる設計が容易になる。その為、垂直方向に寄与するレンズは水平方向に寄与するレンズより高い位置（遮光層から遠い位置）に配されることが望ましい。
【００２３】
配光特性を考慮するに際し光量を考慮する必要がある。
光源からの光量は決まっており、これを垂直方向並びに水平方向それぞれに分配することで任意に配光特性をコントロールすることが可能になる。
【００２４】
上記光拡散シート（クロスレンチキュラーシート）はフレネルレンズシートと組み合わせることにより透過型スクリーンとして使用される。
レンズアレイを有する２枚のレンスシートを、互いのレンズ部同士を対向させて組み合わせることに応じて、互いのレンズアレイのピッチ（周期性）の重なりに応じたモアレの現象が生じることがある。
半円柱状凸シリンドリカルレンズ群が１方向（一般に、水平方向）のみに並列されてなるレンチキュラーシートでは、水平方向に配されたシリンドリカルレンズのピッチと同心円上に配されたフレネルレンズのピッチの関係のみを考慮すれば良い。
【００２５】
クロスレンチキュラーシートの場合は、光拡散性シートは水平方向だけでなく垂直方向に配されたシリンドリカルレンズのピッチとフレネルピッチについても考慮する必要がある。
フレネルレンズピッチを一番大きいところに設定した場合（例えばＰ１＜Ｐ２＜ＰＦもしくはＰ２＜Ｐ１＜ＰＦ）、基となるレンズピッチが大きくなってしまい、発現するモアレも大きいものになってしまう。
【００２６】
フレネルレンズピッチを光拡散性シートそれぞれのレンズピッチの間になるように設定した場合（例えばＰ１＜ＰＦ＜Ｐ２もしくはＰ２＜ＰＦ＜Ｐ１）、フレネルレンズピッチが同心円状の為、フレネルレンズピッチとフレネルレンズより細かいレンズピッチに関してθ傾いた位置にピッチ（例えばＰ１・cosθ=ＰＦもしくはＰ２・cosθ＝ＰＦ）が重なるところが現れ、強いモアレが発現してしまう。
【００２７】
フレネルレンズピッチを他の光拡散性シートのピッチより細かく設定した場合（例えばＰＦ＜Ｐ１＜Ｐ２もしくはＰＦ＜Ｐ２＜Ｐ１）、フレネルピッチを細かくすることでそれぞれのレンズで発現するモアレを小さい値にすることができ且つ、斜め方向でも同じピッチになる事が無い為、モアレを低減することが可能となる。
また、フレネルレンズピッチを何れかのレンズピッチと同一にした場合（例えばＰＦ＝Ｐ１、ＰＦ＝Ｐ２もしくはＰＦ＝Ｐ１＝Ｐ２）、強いモアレが発現してしまいスクリーンとして使用できない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による光拡散性レンズシートの一例を示した斜視図。
【図２】図１の光拡散性レンズシートを第１のレンズアレイと平行となる方向で見た断面図。
【図３】図１の光拡散性レンズシートを第２のレンズアレイと平行となる方向で見た断面図。
【図４】図１の光拡散性レンズシートにおける水平／垂直方向の視域制御（配光特性）に寄与する光量の割合を概念的に示す説明図。
【図５】図１のの光拡散性レンズシートに形成した遮光パターンを示す説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１０・・・水平方向に光を拡散させるシリンドリカルレンズ
１１・・・第１のレンズアレイ
１２・・・垂直方向に光を拡散させるシリンドリカルレンズ
１３・・・第２のレンズアレイ
２０・・・第１のレンズアレイのピッチ（Ｐ１）
３０・・・第２のレンズアレイのピッチ（Ｐ２）
４０・・・第１のレンズ長（Ｌ１）
４１・・・第２のレンズ長（Ｌ２）
５０・・・第１のレンズアレイの開口部（白色部）
５１・・・第２のレンズアレイの開口部（白色部）
５２・・・遮光部（黒色部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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